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Verfahren zur Trennung schlammbildender Bestandteile von Kalirohsalzen
mittels Pr allmühlen Kalisalzvorkommen enthalten tonige und andere wasserunlösliche
Begleitmineralien, die bei der fabrikatorischen Verarbeitung durch Verlösen oder
durch Flotation als schädliche Schlammbildner auftreten. Schlammbildende Bestandteile
bestehen z. B. aus Montmorillonit, Ascharit, Koenenit, Syngenit. Der Tonanteil kann
in sylvinitischem Hartsalz etwa 2% der Lagermächtigkeit ausmachen. Er steigt bei
sylvinitischen Vorkommen auf über 10%.
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Die Erschwernisse beim Heißlösen durch die Schlammbildner werden durch
die Verunreinigungen der heißen Lösung hervorgerufen, da sich die in feinster Verteilung
vorliegenden Schlämme in Kläreindickern meist nur unter Zuhilfenahme von Klärhilfsmitteln
zum Absinken bringen lassen. Die von Schlämmen ungenügend befreiten heißen Lösungen
ergeben bei der Abkühlung niedrige und unerwünscht feinkörnige Endprodukte und machen
das Löseverfahren oft unwirtschaftlich.
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Auch bei ausreichender Absonderung der Schlämme aus der Lösung bildet
deren Weiterverarbeitung auf Entwässerungsfiltern große Schwierigkeiten, da der
zuweilen betonithaltige und somit zur Thixotropie neigende Schlammkuchen die anhaftende
K.,0-haltige Lauge bindet, wobei hohe K20-Verluste durch ungenügend entwässerte
Schlammabgänge entstehen.
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Auch die Flotation von Kalisalzen wird durch Schlammbildner ungünstig
beeinflußt, da diese gleichfalls die Konzentratabgänge verunreinigen und deren K20-Gehalt
drücken. Außerdem blockieren die feinstverteilten Schlammteilchen die Flotationsreagenzien
und setzen deren selektive Wirksamkeit bedeutend herab, wodurch der Verbrauch an
Flotationsmitteln erhöht wird. Außerdem wird die Schaumzerstörung an den Flotationsabgängen
wesentlich erschwert. Ein zu hoher Tonanteil führt schließlich zur »Vergiftung«
des Flotationsprozesses und macht eine wirtschaftliche Verarbeitung der Rohsalze
durch Flotation unmöglich.
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Zur Umgehung dieser Verarbeitungsschwierigkeiten ist man bemüht, die
schlammbildenden Mineralien vor dem Verlösen bzw. vor der Flotation auf trockenem
oder nassem Wege herauszuhalten. Während für den trockenen Weg zunächst nur das
wenig wirksame Klauben von tonhaltigem Grobkorn aus dem Fördersalzstrom in Frage
kam, wurde ein wirksameres, allerdings sehr aufwendiges trockenes Verfahren zur
Entschlämmung durch elektrostatische Scheidung vorgeschlagen. Bei dem nassen Verfahren
zur Tonbeseitigung bedient man sich der Ausschlämmung aus dem zerkleinerten Mahlgut
in Klassierern mit anschließender Schlammeindickung in Kläranlagen und Auswaschung
in sogenannten Gegenstrom-Wascheindickern, wobei die salzhaltigen Waschlaugen in
die Flüsse abgestoßen oder versenkt werden müssen. Falls eine Abstoßmöglichkeit
nicht vorhanden ist, muß eine meist verlustreiche Aufarbeitung der Schlämme durch
Filtration mit anschließendem Haldenversatz erfolgen.
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Es wurde auch der Vorschlag gemacht, tonreichen Sichtergrieß aus der
Vermahlung nochmals abzusieben und den Siebüberlauf mit Lauge aufzuschlämmen. Wegen
der schwierigen und K.0-verlustreichen Schlammfiltration und mangels geeigneter
Abstoßmöglichkeiten für Waschlaugen ist dieser nasse Weg meist nicht gangbar.
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Es ist auch bekannt, den Schlamm vor der Hauptflotation zusammen mit
ausschwimmenden Feinsalzen mittels besonderer Flotationsreagenzien teilweise als
schlammreiches Schwimmgut zum Ausschwimmen zu bringen. Übersteigt jedoch der Gehalt
an Tonmineralien im Rohsalz und damit auch in der Flotationslauge einen bestimmten
Wert, so ist auch die Schlammvorflotation für eine befriedigende Hauptflotation
nicht mehr ausreichend.
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Somit verbleibt im allgemeinen nur der wenig wirksame Weg, durch Handklauben
größerer Tonstücke aus dem Haufwerk vor Ort und an den Transportwegen über Tag und
unter Tage den Rohsalztongehalt so weit zu senken, daß der für die Flotation erträgliche
Grenzwert erreicht oder unterschritten wird. Mit zunehmender Fördermenge führt
auch
das Klaubeverfahren nicht mehr zum Erfolg, da der Klaubeeffekt bei hoher Belastung
der Fördermittel naturgemäß zurückgeht.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, Anhydrit von Steinsalz mittels eines
Prallbrechers durch Umhüllung der Schlagorgane und Prallplatten mit Kunststoff abzutrennen,
wodurch die hohe Schlagwirkung abgebremst werden soll.
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Weiter wurde vorgeschlagen, mittels einer Schleudermühle, deren Schlagflächen
schaufelartig ausgebildet sind und deren Prallfläche einen bestimmten Abprallwinkel
für das Gut besitzt, Anhydrit von Salz abzutrennen.
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Beide Vorschläge betreffen kein kontinuierliches Verfahren zur Entschlämmung
von Kalirohsalzen auf eine niedrige Tongehaltsgrenze von etwa 1,5'% Unlöslichem
durch Verwendung mehrerer hintereinandergeschalteter Prallmühlen mit bestimmten
Drehzahlbereichen und anschließende Zwischensiebung als Voraussetzung für eine anschließende
wirtschaftliche Aufbereitung des tonarmen Rohsalzes.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit einer Schleudermühle oder
einem Prallbrecher nicht durchgeführt werden und hat auch die Abtrennung von schlammbildenden
Bestandteilen von weichen, plastischen und spröden Kalirohsalzen nicht nahegelegt.
Die großtechnisch durchgeführte Entschlämmung von Kalirohsalzen konnte erst durch
die Lehre dieser Erfindung gelöst werden.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die selektive Entschlärnmung
während der stufenweisen trockenen Zerkleinerung mittels Pralhnühlen und Sieben
nach jeder Mahlstufe mit bestimmten aufeinander abgestimmten Mahlgeschwindigkeiten
durchgeführt.
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Bei der bekannten Prallmühle erfolgt die Zerkleinerung des Aufgabegutes
auf einem schnelllaufenden Rotor mit auswechselbaren Schlagleisten. Das Gut wird
von diesen zerschlagen bzw. gegen Prallplatten geschleudert und zerplatzt durch
seinen Aufprall auf den Leisten oder Prallflächen an seinen natürlichen Spaltflächen.
Beim Durchgang durch die Mühle wird das Aufbereitungsgut von den Schlagleisten mehrmals
erfaßt, abgeschleudert, an der Wand reflektiert, erneut zerkleinert und durch das
aufgegebene Gut zusätzlich zerprallt. Es gelingt damit, die Zerkleinerung des Rohsalzes
z. B. auf eine maximale Körnung von 4 mm mit hohem Trenneffekt für den abzutrennenden
Ton bei wirtschaftlich tragbaren K20-Verlusten automatisch durchzuführen und dabei
die für die nachfolgende Verarbeitung, z. B. durch Flotation, einzuhaltenden Tongehaltsgrenzen
von etwa 1,5'%, insbesondere von 1,2% Unlöslichem zu unterschreiten.
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Überraschend zeigt sich, daß sich die leicht plastischen Tonbestandteile
einer Zerkleinerung in Prallmühlen durch elastisches Nachgeben mehr oder weniger
widersetzen, wenn mit nicht allzu hohen Drehzahlen gearbeitet wird. Hierdurch gelingt
es, die schlammbildenden Tonbestandteile bereits in trockener Form aus dem spröderen
Salz herauszuschälen und in bestimmten Kornfraktionen anzureichern und schließlich
abzuführen.
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Eine Pralhnühle ergibt beispielsweise bei 24 m/sec Schlaggeschwindigkeit
für eine Aufgabekörnung von maximal 40 mm und einen Tonanteil von 2,5% Unlöslichem
im trockenen Aufgabegut die nachfolgende prozentuale Verteilung:-
| Prozentuale Prozentuale |
| Fraktion Tonverteilung Fraktion Tonverteilung |
| in den in den |
| mm Fraktionen mm Fraktionen |
| Über 4 20,52 0,3 bis 0,4 6,28 |
| 1 bis 4 39,34 0,2 bis 0,3 5,13 |
| 0,75 bis 1 10,50 0,1 bis 0,2 2,19 |
| 0,5 bis 0,6 6,70 0,06 bis 0,1 1,31 |
| 0,4 bis 0,5 7,13 Unter 0,06 0,90 |
Die Tonanreicherung findet also in den groben Kornfraktionen statt, die durch geeignete
Klassiermaßnahmen, wie Sieben, von dem feinen, tonarmen Salzgut getrennt und erneut
einer selektiven Mahlung mit anschließender Korntrennung unterworfen wird. Dieser
Vorgang wird wiederholt, bis ein fast reines Tongut als Rückstand abgetrennt werden
kann. Das gereinigte Kalirohsalz bereitet bei seinem nur noch geringen Tongehalt
für die nachfolgende Aufbereitung keine Schwierigkeiten mehr.
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Sofern höhere Umfangsgeschwindigkeiten, z. B. 60 m/sec, angewendet
werden, wird die maximale Tonverteilung in die feineren Fraktionen zwischen 0,4
und 0,75 verlegt, so daß eine wirtschaftliche Abtrennung dann nicht mehr möglich
ist. Es ist deshalb erforderlich, die Umfangsgeschwindigkeiten der Pralhnühle so
abzustimmen, daß mit fallender Aufgabekorngröße jeweils maximale Tonausbeuten, aber
auch niedrigere K20-Gehalte im angereicherten Trenngut erzielt werden.
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So wird von der ersten zur zweiten Stufe die Umfangsgeschwindigkeit
gesteigert und in den weiteren Stufen wieder erniedrigt, um eine Separierung des
Tones und Befreiung vom Salz zu erreichen.
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In welcher Weise die Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit den K20-Verlust
erniedrigt, zeigt die nachfolgende Tabelle:
| Umlauf- Umlauf- |
| geschwindig- K20-Verlust geschwindig- K20-Verlust |
| keit keit |
| m/see °/o m/sec °/o |
| 15 0,85 30 0,43 |
| 20 0,61 35 0,35 |
| 25 0,51 40 0,29 |
Für tonhaltiges Kalirohsalz gelingt es, die selektive Zerkleinerung zur Abschälung
und Entfernung des Tones aus dem Rohsalz optimal in der Weise durchzuführen, daß
die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorschlagleisten in den hintereinandergeschalteten
Prallmühlen etwa in. folgenden bevorzugten Bereichen gehalten werden: Erste Stufe
17 bis 27 m/sec, vorzugsweise 18 bis 22 m/sec, zweite Stufe 26 bis 38 m/sec, vorzugsweise
30 bis 36 m/sec, in den weiteren Stufen 20 bis 30 m/sec, vorzugsweise 22 bis 26
m/sec. Dabei ist die Reihenfolge der Mahlgeschwindigkeiten gemäß dem Verfahren der
Erfindung einzuhalten. Der Ton findet sich schließlich in den groben Fraktionen
über 0,5 mm und wird auf dem Wege über diese automatische Abtrennung aus dem Aufgabegut
entfernt.
Es werden also die in der ersten Mahlstufe angeschlagenen
Salzteile in der zweiten Mahlstufe bei einer höheren Drehzahl stärker zerprallt,
um die verwachsenen Tonteile soweit wie möglich abzulösen. Die noch verbleibenden
Tonteile werden dann in der dritten Mahlstufe wieder bei geringerer Drehzahl schonender
zerkleinert. Die Steigerung der Umfangsgeschwindigkeiten von der ersten zur zweiten
Stufe und die Erniedrigung in den folgenden Stufen, die erst zur Lösung der Aufgabe
der kontinuierlichen selektiven Abtrennung schlammbildender Bestandteile führt,
konnte aus der vorbekannten Anwendung einer Mühle für die Trennung von Anhydrit
und Steinsalz nicht abgeleitet werden.
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Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, Anhydrit von Salz abzutrennen.
Diese beiden Komponenten sind harte und spröde Stoffe, welche die selektive Trennung
von weichem, plastischem Ton von hartem, sprödem Salz, wie Kalirohsalz, nicht nahegelegt
haben. Diese Aufgabe kann mit einer Schleudermühle, welche die Gutsteile nur einmal
erfaßt und gegen die Prallfläche schleudert, nicht gelöst werden. Dies ist ebenso
wenig mit einem Prallbrecher möglich, der keine verstellbaren Prallflächen besitzt
und das Aufgabegut ebenfalls nur einmal gegen die Prallflächen schleudert. Mit dieser
Mühle ist es nicht möglich, die Spaltweite zwischen Außenkante und Unterkante der
Prallplatte zu verändern, so daß dieser »Brecher« nur zur groben Zerkleinerung von
Steinkohle verwendet wird.
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Auch die zur Abtrennung von Schiefer aus Kohle vorgeschlagene Umlaufgeschwindigkeit
von 30 m/sec gibt keine Hinweise für die selektive Entschlämmung von Kalirohsalzen
durch mehrstufige Prallvermahlung mit bestimmten, aufeinander abgestimmten Mahlgeschwindigkeiten.
Zur Lösung dieser Aufgabe gehört aber auch die jeder Mühle nachgeschaltete Zwischensiebung
zur Anreicherung der tonhaltigen Grobfraktion. Eine solche selektive Siebung wird
bei der einstufigen Vermahlung von anhydrithaltigem Steinsalz nicht benötigt, so
daß diese Anordnung zur Lösung der Aufgabe der Erfindung nicht geeignet ist.
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Auch mit dem von Gründer (Aufbereitungskunde, Bd.l, 1951, S.238, Abb.128)
vorgeschlagenen Backenbrecher, dem ein Schwingsieb und eine Hammermühle nachgeordnet
sind, ist eine selektive Vermahlung von schlammbildend;. Bestandteile enthaltenden
Kalirohsalzen nicht möglich. Gründer hält die Unterschiede in den physikalischen
Eigenschaften zwischen Ton und Salz für zu gering und schreibt (S. 95 bis 96): »Plastisches
oder elastisches Haufwerk, das sich beim Aufprallen nur deformieren würde, wie z.
B. Tonklumpen, ist für die Zerkleinerung in Prallmühlen ungeeignet«. Dieses Vorurteil
ist durch das Verfahren der Erfindung zur selektiven Entschlämmung von Kalirohsalzen
überwunden worden.
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Auch ein Naßverfahren in Rührg--fäßen führt zu keiner ausreichenden
Entschlämmung von Kalirohsalzen. Diese Arbeitsweise konnte nicht in die Praxis übertragen
werden, da die eingedickte Trübe nicht ausreichend filtrierbar und schleuderfähig
ist.
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Das Ergebnis der Arbeitsweise nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
kann durch zusätzliches Besprühen oder Benetzen mit feinverteilten polaren oder
apolaren Flüssigkeiten, wie Wasser bzw. Salzlösungen, oder durch kurzzeitiges Bedampfen
mit feuchtwarmer Luft, deren Wasserdampf gesättigt ist, noch verbessert werden.
Hierbei tritt eine Oberflächenimprägnierung der tonigen Bestandteile ohne tiefer
gehende Erweichung des Minerals ein und vergrößert ihre plastischen Eigenschaften
gegenüber denen des spröden Salzminerals, so daß es sich danach mit noch größerer
Anreicherung der Prallmahlung widersetzt.
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Es wurde weiter gefunden, daß die Flüssigkeitsmenge bei der Bedämpfung
geringer sein kann als bei der Bedüsung oder Benetzung. Die nachstehende Tabelle
zeigt die Tonverteilung bei einer Bedüsung mit beispielsweise 0,3"/o Wasser im Vergleich
zu einer Bedämpfung mit gesättigtem Wasserdampf.
| Art der Behandlung des Salzes |
| Fraktion bedüst mit ' bedampft mit |
| unbehandelt 0,31/0 I gesättigtem |
| j Wasser j 11,0-Dampf |
| mm 0/Q Unlösliches |
| Über 3 66,6 68,5 82,4 |
| 1,5 bis 3 10,6 10,3 6,1 |
| 1 bis 1,5 5,6 6,1 i 3,8 |
| 0,75 bis 1 |
| 0,5 bis 0,75 4,0 2,9 1,9 |
| 0,3 bis 0,5 3,0 2,9 1,5 |
| 0,1 bis 0,3 4,2 4,5 2,0 |
| Unter 0,1 6,0 i 4,8 2,3 |
Die Tabelle zeigt die auffallend günstige Tonanreicherung in der Grobfraktion eines
benetzten tonhaltigen Salzminerals, wodurch ein höherer Trenneffekt erreicht wird.
Dieser bringt für die Grobfraktion von 3 mm im Vergleich zum unbehandelten Salz
eine Steigerung durch Bedüsung von nur 1,9%, dagegen bei Bedämpfung sogar von 15,8%.
Dabei betrug die Einwirkungsdauer bei der Bedüsung 5 Minuten und bei der Bedämpfung
nur 3 Sekunden, worin also ein weiterer Vorteil für diese Behandlungsart liegt.
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Es ist durchaus möglich, die erste Behandlung mit Feuchtigkeit noch
unter Tage, z. B. beim Kippen der Förderwagen, vorzunehmen, wodurch gleichzeitig
der besonders durch Feinkieserit hervorgerufene Staub gebunden wird.
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Es gibt natürlich einen Schwellenwert, bei dessen L7berschreitung
die angestrebte Steigerung der Selektivität nicht mehr erreicht wird, die etwa bei
0,5% Feuchtigkeit liegt, wobei der Ton plastisch und schmierig wird und die nachfolgende
Absiebung erschwert wird.
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Auch die Zugabe von polaren Netzmitteln, wie Fettsäureamine, zusammen
mit dem Wasser bringt eine weitere Steigerung des selektiven Trenneffekts.
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Die erste Mahlstufe trennt auf dem Sieb ein tonreiches überlaufgut
ab, während ein tonärmeres Feingut durch das Sieb hindurchgeht. Die Trennung erfolgt
bei den weiteren Stufen in gleicher Weise, wobei das tonreiche Überlaufgut bedüst,
benetzt oder bedampft wird zur Steigerung der Selektivität in der nachfolgenden
Vermahlungsstufe.
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Es ist auch von Vorteil, auf der Benetzungsstrecke am Siebende, einen
Blindboden einzulegen und diese Siebstrecke gegen das eigentliche Sieb abzuschirmen.
Erfindungsgemäß kann die apparative Trennung der Siebung von der Oberflächenbehandlung
durch Nachschalten eines Vibrationstisches erfolgen, auf welchem das intensiv bewegte
Gut
während des Weitertransportes bedüst oder gesättigtem Sattdampf
ausgesetzt wird. Die genau zu dosierende Feuchtigkeitszugabe ist jedoch durch Bedampfen
am günstigsten zu erreichen.
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Nach der letzten Stufe, insbesondere nach der vierten Stufe, wird
das im Ton angereicherte Gut aus dem Prozeß gezogen, während die Feingüter der einzelnen
Siebstufen über den Sammelelevator zur Verarbeitung kommen.
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Für einen Mühlendurchsatz von etwa 250 t/h ergibt sich für ein Rohsalz
folgendes überraschende Ergebnis für die selektive Tonabtrennung nach der Arbeitsweise
gemäß der Erfindung im Vergleich zum bisher üblichen Handklauben:
| Tonentschlämmung durch |
| Handklauben 1 selektive Vermahlung |
| gemäß der Erfindung |
| Ausgeschiedenes Tonsalz, t/h . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 3 3,15 |
| Gehalt an Unlöslichem im Tonsalz, 0/0 . .. .. . . . ... . 13,1
34,1 |
| Tonfortbringen (bezogen auf Mineralton), 0/0 ......
16,14 45 |
| Restgehalt Ton im Rohsalz, o/o Unlösliches . . . . . . . .
. 1,2 0,91 |
| KO-Verlust in Tonabgängen, % . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 0,29 0,33 |
Es wird also durch die vollautomatische selektive Mahlung ein niedrigerer Restgehalt
an Ton im Kalirohsalz erreicht als beim Handklauben bei praktisch gleichem K20-Verlust
in den Tonabgängen. Der erhebliche Fortschritt besteht jedoch darin, daß für den
genannten Mühlendurchsatz der hohe Personalbedarf in Fortfall kommt. Die Auswirkung
der Arbeitsweise gemäß der Erfindung z. B. bei der Salzflotation zeigt das nachstehende
Beispiel, welches eine bessere K20-Ausbeute bei höheren Konzentraten mit geringerer
spezifischer Menge an Flotationsmittel bringt, als dies mit dem nur von Hand ausgeklaubten
Salz möglich ist.
| Verfahren zur Tonabtrennung Menge Flotationsmittel Konzentrathöhe
Ausbeute |
| g/t |
| °/o K,0 |
| oio K20 |
| Keine Abtrennung |
| Rohsalz 1,85 0/0, H20-Unlösliches entsprechend |
| 2,5% Tonsubstanz ........................... 75 57,3 84,6 |
| Handklauben |
| Rohsalz 1,31%, H20-Unlösliches entsprechend |
| 1,6% Tonsubstanz ............................ 40 58,3 90,2 |
| Tonabtrennung beim Mahlprozeß gemäß der Erfindung |
| Rohsalz 0,84%, H20-Unlösliches entsprechend |
| 0,9 % Tonsubstanz . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . .
. . . . . . . 32 59,0 91,6 |
Das tonreiche Mahlgut wird als Versatz ausgeschieden. Dieses kann aber auch zur
Granulierung von Kalisalzen verwendet werden. Dieser Vorschlag ermöglicht eine selektive
Abtrennung des Tonschlammes durch Variation der Drehzahlen der Prallmühlen, da in
diesem Fall auf K20-Verluste durch verbliebene Tonverwachsungen in den Abgängen
nicht mehr geachtet werden muß.
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Sofern also das im Tongehalt angereicherte Produkt aus dem Prozeß
zur Weiterverarbeitung mit anderen Düngekomponenten verwendet wird, kann dieses
durch eine oder mehrere weitere Vermahlungsstufen mit höherer Umlaufgeschwindigkeit,
insbesondere mit 25 bis 70 m/sec, zerkleinert werden, wobei es vorteilhaft ist,
diese Prallmühlen mit Warmluft zu beheizen. Die Weiterverarbeitung kann insbesondere
nach der Arbeitsweise des deutschen Patents 1022 241 erfolgen.